基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的污染氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
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3．1 處理器無線模塊接口設(shè)計(jì)
C8051F系列單片機(jī)是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)，SOCCPU有效地管理模擬和數(shù)字外設(shè)可以關(guān)閉單個(gè)或全部外設(shè)以節(jié)省功耗，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器還具有在線重新編程的能力即可用作程序存儲(chǔ)器又可用作于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。其主要具有以下幾方面的特點(diǎn)：
(1)集成了豐富的模擬資源和外部設(shè)備接口，具有8～12位多通道ADC，1～2路12位DAC。在片內(nèi)模擬開關(guān)的作用下可實(shí)現(xiàn)對(duì)多路模擬信號(hào)的采集轉(zhuǎn)換。帶有I2C／SMBusSPI 1～2個(gè)UART多類型串行總線，此外還根據(jù)不同的需要集成了SPI、USB、CAN、LIN等接口，外設(shè)接口在不使用時(shí)可以分別禁止以降低系統(tǒng)功耗。
(2)增加了中斷源，標(biāo)準(zhǔn)的8051只有7個(gè)中斷源，C8051F系列單片機(jī)擴(kuò)展了中斷處理這對(duì)于時(shí)實(shí)多任務(wù)系統(tǒng)的處理是很重要的，擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)向CIP-51提供22個(gè)中斷源。
(3)高速指令處理能力，基于增強(qiáng)的CIP-51內(nèi)核，其指令集與MCS-51完全兼容，具有標(biāo)準(zhǔn)8051的組織架構(gòu)。CIP-51采用流水線結(jié)構(gòu)，70％的的指令執(zhí)行時(shí)間為1或2個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，是標(biāo)準(zhǔn)8051指令執(zhí)行速度的12倍。
(4)復(fù)位方式多樣化，C8051F把80C51單一的外部復(fù)位發(fā)展成多源復(fù)位，提供了上電復(fù)位、掉電復(fù)位、外部引腳復(fù)位、軟件復(fù)位、引腳配置復(fù)位等。眾多的復(fù)位源為保障系統(tǒng)的安全、操作的靈活性以及零功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來極大的好處。
綜上所述，我們采用C8051F340作為處理模塊，主要任務(wù)是完成對(duì)所采集的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、處理以及存儲(chǔ)并將處理好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給無線收發(fā)模塊。處理模塊與無線收發(fā)模塊之間的連接非常簡(jiǎn)單，處理模塊將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)發(fā)給無線收發(fā)模塊，所有只需要將單片機(jī)端的TXD(發(fā)送數(shù)據(jù))、RXD(接受數(shù)據(jù))分別于無線收發(fā)模塊的DIN，DOUT相連就可以了。
3．2 數(shù)據(jù)采集模塊
數(shù)據(jù)采集單元用于實(shí)時(shí)采集周圍空氣中污染氣體的信息，主要由各種傳感器及其接口電路組成。本文采用的傳感器包括一氧化碳傳感器、一氧化氮傳感器、氯氣傳感器、二氧化硫傳感器等，這些屬于采集環(huán)境污染氣體信息的最基本傳感器。各傳感器的基本信息如下表1所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/155311.htm
3．3 電源模塊
作為環(huán)境監(jiān)測(cè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，節(jié)點(diǎn)需要在無人看守的情況下工作，能量供應(yīng)是系統(tǒng)持續(xù)工作的重要保證，本設(shè)計(jì)采用市面上最常用的鋰電池作為電源，可充電的鋰離子電池的額定電壓為3．6 V。鋰離子電池的放電曲線平坦，可以保證無線收發(fā)模塊在正常工作時(shí)具有更好的線性特性。Linear Technology公司的LTC3440是一種高效率、固定頻率、降壓一升壓型DC／DC轉(zhuǎn)換器，能夠用單個(gè)電感器調(diào)節(jié)輸出電壓，使其高于、低于或等于輸入電源電壓。其輸入和輸出電壓范圍均為2．5～5．5 V。LTC3440在所有工作模式下都具備連續(xù)輸送功能，非常適用于延長(zhǎng)單節(jié)鋰電池、多節(jié)堿性或鎳氫電池的工作時(shí)間，在這些電池中，輸入電壓隨著電池放電而下降。鋰離子電池在3．3 V左右放電時(shí)間較長(zhǎng)，能更大限度提高電源效率，延長(zhǎng)電池壽命。
無線收發(fā)模塊需要外部提供3．3 V的電壓，數(shù)據(jù)采集模塊需要5 V直流電壓，采用LTC3440芯片可以將輸入的電池電壓轉(zhuǎn)換為3．3 V，5 V，圖3是將電源電壓轉(zhuǎn)換成3．3 V電壓，轉(zhuǎn)換成5 V電壓只需要改變電阻、電容值就可以。
評(píng)論